本發(fā)明涉及一種保證采場超前支架承載安全的方法，尤其適用于軟弱底板條件的工作面煤炭開采時，端頭處支護(hù)系統(tǒng)安全。

背景技術(shù)：

采場支護(hù)系統(tǒng)由“底板－支架－頂板”所組成，在采動影響及支架(柱)超前支撐壓力作用下底板發(fā)生位移、變形乃至破壞，巷道底板發(fā)生破壞的同時，頂板也發(fā)生破壞，甚至發(fā)生冒頂事故，底板的破壞會進(jìn)一步影響采場與巷道的支護(hù)效果，支架(柱)可能發(fā)生鉆底或傾斜，支架(柱)的有效支撐力顯著降低，頂板下沉量增大，直接頂發(fā)生離層，甚至發(fā)生冒頂事故，并且可能導(dǎo)致地下水重新分布，引起突水事故的發(fā)生。因此采場支護(hù)系統(tǒng)對煤礦安全開采具有重要作用。

因此，為保證支護(hù)體的有效支撐能力，針對底板需要研究煤層底板的承載特性,得出底板的剛度及底板比壓，針對支架需要確定液壓支架能否滿足現(xiàn)場要求，針對底板需要科學(xué)合理臥底，保證底板剛度和開采要求，如此才能保證采場超前支護(hù)系統(tǒng)承載安全。

底板比壓測試是對煤層底板進(jìn)行抗壓入特性測試，通過數(shù)據(jù)分析，計算出底板比壓參數(shù)。在超前支護(hù)段，如果支承超前液壓支架的底板為軟弱底板，支架接觸比壓值大于底板容許比壓值時，支架底座可能會陷入底板，導(dǎo)致支架不能達(dá)到足夠的支護(hù)阻力，目前國內(nèi)進(jìn)行底板比壓測試的儀器主要有沖擊式底板比壓儀和靜壓式底板比壓儀，沖擊式底板比壓儀適合測量較硬巖層底板的底板比壓，儀器精確度不高，并且只用于測量壓模壓入深度一定范圍內(nèi)的底板比壓，測量范圍較小，對于本文情況下不合適；靜壓式底板比壓儀適合測量較軟巖層底板的底板比壓，儀器精確度較高，但是需要工人扛著外注式單體支柱，但是本發(fā)明是針對整條巷道底板比壓的測試，主要難度有：整條巷道長達(dá)2000多米，液壓泵站根本無法在這么長的距離為單體支柱提供液壓；第二，如果采用手動液壓泵，需要補(bǔ)充大量的液壓乳化液；第三如此長的距離，還需要攜帶不同厚度的壓模，總共加一起四五十斤，工人工作強(qiáng)度非常大；第四，長距離測量，需要根據(jù)當(dāng)時測量的壓模壓入量隨時更換壓模，測量的工作量太大，記錄工作繁雜；第五，傳統(tǒng)的測量工作并未考慮頂板壓壞的可能性，因為在特厚煤層中，巷道頂板為煤，則很多測試是需要考慮頂板壓入對比壓測試帶來的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是軟弱底板條件下，由于工作面采動影響及超前支承壓力的影響，沿空順槽頂板發(fā)生下沉、底板發(fā)生底鼓的可能性增大，特別是軟弱底板剛度低，支架容易發(fā)生鉆底甚至傾斜，采場支護(hù)系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。

采場支護(hù)系統(tǒng)由“底板－支架－頂板”所組成，因此，為保證支護(hù)體的有效支撐能力,針對底板需要研究煤層底板的承載特性,得出底板的剛度及底板比壓，針對支架需要確定液壓支架能否滿足現(xiàn)場要求，針對頂板需要科學(xué)合理移架，穩(wěn)定頂板剛度，如此能保證采場超前支架承載安全。

一種軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，包括如下步驟：

(A)依據(jù)底板單軸抗壓強(qiáng)度確定底板類型；

(B)采用循環(huán)注液全自動比壓測量車進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測；

(C)耦合底板比壓值P_鉆(x)與底煤厚度值之間的關(guān)系曲線；

考慮到底板表面受到潮濕或者構(gòu)造應(yīng)力影響，其真實(shí)底板比壓值應(yīng)該大于測試值，所以超前支架實(shí)際發(fā)生鉆底的底座底板比壓P_鉆統(tǒng)計學(xué)公式為：

P_鉆＝a·P_測

a為修正系數(shù)，取1.05-1.15，測試底板干燥，取1.05，有積水取1.15，其他狀態(tài)取中間值，P_測為步驟(B)中測量點(diǎn)的實(shí)際測量比壓值；

根據(jù)巷道掘進(jìn)時各個地點(diǎn)記錄的底煤厚度資料，結(jié)合整條巷道底板比壓測試數(shù)據(jù)，可以用MATLAB耦合出底板任意底煤厚度時底板比壓值的關(guān)系曲線；

P_鉆(x)＝k₁·h_底ⁿ+k₂·h_底^n-1+k₃·h_底^n-2+k₄·h_底^n-3+···+k_n·h_底+k_n+1

式中：h_底為底煤厚度，m；

P_鉆(x)為底煤厚度為某值時底板比壓值，MPa；

k₁到k_n均為軟件自動擬合的系數(shù)，k_n+1為軟件自動擬合的常數(shù)項；

(D)確定臨界狀態(tài)下底板比壓強(qiáng)度值；

(E)工作面超前支架正常壓力計算；

支架支護(hù)強(qiáng)度的最大值P_max計算方式為：

p_max＝b·c·d(γ_頂h_頂+γ_直h_直+k·γ_老h_老)

式中：γ_頂為頂煤容重，kN/m3；h_頂為頂煤厚度，m；γ_直為直接頂容重，kN/m3；h_直為直接頂厚度，m；γ_老為老頂容重，kN/m3；h_老為老頂厚度，m；k為偏重系數(shù)，取0.75，b為動載荷修正系數(shù)，取1.25；c為沖擊來壓動載系數(shù)，取1.55；d為地質(zhì)條件復(fù)雜系數(shù)，取1.35；

根據(jù)頂?shù)装鍓毫σ恢?，可知?/p>

P_max·S_頂＝P_{鉆(x＝極限值)}·S_底

S_頂為超前支架頂板接觸面積；

S_底為超前支架底板接觸面積；

求出頂?shù)装迕娣e比，同時支架大于底板鉆底比壓值P_{鉆(x＝極限值)}即可；

(F)根據(jù)測量和計算，得出整條巷道在任意位置，即任意底煤厚度時的底板比壓值，在超前支架推進(jìn)到這個地方時，能夠提前做好相關(guān)準(zhǔn)備，如通過查閱已有的地質(zhì)資料，底煤厚度低于2.31m時，提前鋪設(shè)木枕，保證超前支架平穩(wěn)度過，過斷層時，需要對斷層面注漿加固，同時根據(jù)測量數(shù)據(jù)，能夠確定支架選型，對類似條件下的開采工藝和巷道布置具有參考價值。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，步驟(A)中根據(jù)底板巖石平均單軸抗壓強(qiáng)度大小確定底板類型，分為以下5種：

步驟(D)具體包括如下步驟：根據(jù)巷道底煤厚度資料，巷道底煤標(biāo)記點(diǎn)距離相等或相近，如每隔10m會記錄一次，從小打大，選取前92％-96％的底煤厚度最大值為臨界值，當(dāng)整條巷道經(jīng)歷斷層、向斜和背斜數(shù)量之和大于6個時，選取前92％的底煤厚度最大值為臨界值；當(dāng)整條巷道經(jīng)歷斷層、向斜和背斜數(shù)量之和等于4個或者5個時，選取前94％的底煤厚度最大值為臨界值；當(dāng)整條巷道經(jīng)歷斷層、向斜和背斜數(shù)量之和小于3個時，選取前96％的底煤厚度最大值為臨界值，將臨界狀態(tài)下的厚度值帶入耦合曲線，算出底板比壓強(qiáng)度。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，所述循環(huán)注液全自動比壓測量車包括車體和可拆卸地固定在其上的改進(jìn)單體支柱；

所述車體包括車廂板，所述改進(jìn)單體支柱可拆卸地固定在所述車廂板上，在所述車廂板上還設(shè)置有位移計量系統(tǒng)、液壓計量系統(tǒng)、操作機(jī)和儲物箱；所述改進(jìn)單體支柱分別與所述位移計量系統(tǒng)和所述液壓計量系統(tǒng)相連；

所述改進(jìn)單體支柱由內(nèi)柱和套設(shè)在所述內(nèi)柱外的外柱構(gòu)成，所述外柱為一端封閉的中空結(jié)構(gòu)，中空部分為油腔，所述內(nèi)柱為兩端封閉的結(jié)構(gòu)，一端設(shè)置有頂板擋板，另一端設(shè)置有密封板，所述密封板與所述外柱的非封閉端密封連接，能夠沿所述外柱的內(nèi)壁自由滑動。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，所述位移計量系統(tǒng)包括固定點(diǎn)、位移數(shù)據(jù)線和測量表，所述固定點(diǎn)固定在所述內(nèi)柱上，所述測量表固定在所述外柱上，所述位移數(shù)據(jù)線連接所述固定點(diǎn)和所述測量表，所述位移數(shù)據(jù)線與所述改進(jìn)單體支柱的軸線方向一致；

在所述外柱上設(shè)置有注液口和放液口，所述液壓計量系統(tǒng)包括手動液壓箱，在所述手動液壓箱上設(shè)置有加壓桿，所述手動液壓箱通過高壓注液管與所述注液口連接，通過乳化液回收管與所述放液口連接，在所述注液口處設(shè)置有壓力傳感器，所述操作機(jī)分別與所述測量表和所述壓力傳感器相連。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，所述車體還設(shè)置有扶手和輪體，所述輪體包括兩個主輪和一個副輪，所述兩個主輪設(shè)置在所述車廂板下部的中后側(cè)，所述副輪設(shè)置在所述車廂板前端的下方，當(dāng)所述兩個主輪和一個副輪均與地面接觸時，所述車廂板的前端向下傾斜，所述車廂板與水平面之間的角度為11.3°。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，所述儲物箱為設(shè)置在所述車廂板上的一個凹槽，在所述儲物箱內(nèi)設(shè)置有多個不同規(guī)格的壓模；

在所述改進(jìn)單體支柱的下部的所述車廂板上鋪設(shè)有橡膠墊，在所述橡膠墊的長度方向的兩側(cè)設(shè)置有多個限位卡托，所述改進(jìn)單體支柱放置在多個所述限位卡托內(nèi)，所述操作機(jī)可拆卸地固定在所述車廂板上。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，所述放液口與所述頂板擋板之間的距離大于所述注液口與所述頂板擋板之間的距離，并且所述放液口和所述注液口相對設(shè)置在所述外柱上。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，所述主輪的直徑為1m-1.2m，所述副輪的直徑為100mm-150mm，所述副輪的中心與所述主輪的圓心之間的水平距離為1m；

所述內(nèi)柱和外柱均為圓柱形，所述外柱長度為2.2m，外徑為180mm，內(nèi)徑為148mm，所述內(nèi)柱長度為1.8m，直徑為140mm，所述油腔長度為0.6m-2m，直徑為148mm；所述改進(jìn)單體支柱長度為2.4m-3.8m。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，所述頂板擋板為正方形，邊長為350-400mm，厚度為10-12mm，材質(zhì)為鋼或鐵；所述位移數(shù)據(jù)線為細(xì)鋼絲線，直徑為0.3mm-0.6mm；

所述壓模為a、b、c、d、e共五種，直徑分別為50mm、90mm、120mm、160mm和200mm，厚度分別為50mm、40mm、30mm、20mm和10mm。

本發(fā)明所述的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其中，步驟(B)具體如下：

布置測點(diǎn)：地形平整的巷道區(qū)域每隔10m布置一個測點(diǎn)，地形坡度大于8°或者在20m長的距離內(nèi)，任何位置高低處相差500mm的區(qū)域每隔5m布置一個測點(diǎn)；

測量：采用循環(huán)注液全自動比壓測量車，將其推送到第一個測點(diǎn)，先清掃底板，將改進(jìn)單體支柱扶正，保持豎直狀態(tài)，底板一定要接觸完全，

打開高壓注液管上的閥門，將改進(jìn)單體支柱加壓使頂板擋板頂?shù)巾敯宀辉僮冃螢橐耍磩硬僮鳈C(jī)對測量地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字編號，再按清除鍵，使位移和壓力都設(shè)定為零，再設(shè)置壓模類別，每一種都對應(yīng)著位移變化閾值；當(dāng)位移量超過對應(yīng)閾值，即說明變化量過大，即壓模不合適，操作機(jī)會顯示紅色指示燈提醒，這時需更換直徑大一號的壓模，直至沒有紅色指示燈亮起時，說明壓模可用；按開始鍵，同時打開高壓注液管上的閥門，在操作機(jī)屏幕上可以看到壓力和位移曲線圖，當(dāng)壓力值達(dá)到極值并下降到極值的1/3～1/2時，測量工作完成，停止注液，但當(dāng)壓力值未出現(xiàn)極值或者出現(xiàn)極值但壓力值還未下降到極值的1/3～1/2時，位移量就已經(jīng)超過對應(yīng)閾值，即說明變化量過大，即壓模直徑仍然偏小，操作機(jī)會顯示紅色指示燈提醒，這時需更換直徑大一號的壓模，直至沒有紅色指示燈亮起時，說明壓模可用，數(shù)據(jù)有用；

旋轉(zhuǎn)放液口的旋轉(zhuǎn)按鈕，放出乳化液，內(nèi)柱在重力作用下下沉，當(dāng)改進(jìn)單體支柱頂端距離巷道頂板50mm-150mm時，反向旋轉(zhuǎn)放液口的旋轉(zhuǎn)按鈕，關(guān)閉放液口，同時放倒改進(jìn)單體支柱到車體上，并運(yùn)輸?shù)较乱粶y點(diǎn)；

測量過程中，注液口內(nèi)的壓力傳感器通過油壓數(shù)據(jù)線將壓力值以電子信號的形式輸入到操作機(jī)；測量表中有單片機(jī)，位移變化數(shù)據(jù)以電子信號的形式傳輸?shù)讲僮鳈C(jī)里，當(dāng)手動液壓箱的壓力不夠時，采用手動補(bǔ)壓，加壓要均勻。

本發(fā)明軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、研發(fā)循環(huán)注液全自動比壓測量車，循環(huán)注液，利用已有的乳化液為全程注液工作服務(wù)；

2、循環(huán)注液全自動比壓測量車上有改進(jìn)單體支柱，可以保證上千米的工作距離都不需要工人扛單體，極大的減小了工作量和工作強(qiáng)度；

3、循環(huán)注液全自動比壓測量車上有儲物箱，可以運(yùn)送數(shù)十斤的壓模和其他測量部件；

4、循環(huán)注液全自動比壓測量車，可以根據(jù)壓模標(biāo)號不同，具有不同的位移閾值，不需要人工的判斷壓模是否全部進(jìn)入底板以及是否需要更換壓模，全程全自動化測量，大大提高測量精確度，減小工作量；

5、改進(jìn)單體支柱頂板有加大頂板擋板，確保測量結(jié)果不受頂板影響，提高測量準(zhǔn)確性；

6、通過超前支架實(shí)際發(fā)生鉆底的底座底板比壓計算公式與統(tǒng)計學(xué)公式的對比計算，可得出底煤厚度最低值；得出一種保證采場超前支架承載安全的方法為類似生產(chǎn)工作面服務(wù)，同時提高底煤回收率。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明循環(huán)注液全自動比壓測量車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為本發(fā)明循環(huán)注液全自動比壓測量車中改進(jìn)單體支柱的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種軟弱底板條件下保證采場支護(hù)系統(tǒng)承載安全的方法，其特征在于：包括如下步驟：

(A)依據(jù)底板單軸抗壓強(qiáng)度確定底板類型；在本實(shí)施例中，優(yōu)選的是，某煤礦底煤平均單軸抗壓強(qiáng)度為23.35MPa，如果留設(shè)底煤作為底板，則為中硬底板，如果不留設(shè)底煤做底板，即直接以煤層下方的軟弱底板為底板，則為軟弱底板；具體的底板分類以下表容許單軸抗壓強(qiáng)度值區(qū)分。

(B)采用循環(huán)注液全自動比壓測量車進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測；

(C)耦合底板比壓值P_鉆(x)與底煤厚度值之間的關(guān)系曲線；

考慮到底板表面受到潮濕或者構(gòu)造應(yīng)力影響，其真實(shí)底板比壓值應(yīng)該大于測試值，所以超前支架實(shí)際發(fā)生鉆底的底座底板比壓P_鉆統(tǒng)計學(xué)公式為：

P_鉆＝a·P_測

a為修正系數(shù)，取1.05-1.15，測試底板干燥，取1.05，有積水取1.15，其他狀態(tài)取中間值，P_測為步驟(B)中測量點(diǎn)的實(shí)際測量比壓值；

根據(jù)巷道掘進(jìn)時各個地點(diǎn)記錄的底煤厚度資料，結(jié)合整條巷道底板比壓測試數(shù)據(jù)，可以用MATLAB軟件耦合出底板任意底煤厚度時底板比壓值的關(guān)系曲線。

P_鉆(x)＝k₁·h_底ⁿ+k₂·h_底^n-1+k₃·h_底^n-2+k₄·h_底^n-3+···+k_n·h_底+k_n+1

式中：h_底為底煤厚度，m；

P_鉆(x)為底煤厚度為某值時底板比壓值，MPa；

k₁到k_n均為軟件自動擬合的系數(shù)，k_n+1為軟件自動擬合的常數(shù)項；

本實(shí)施例中：

P_鉆(x)＝0.1693h_底⁴-1.9502h_底³+6.03h_底²-1.9h_底+0.5

(D)確定臨界狀態(tài)下底板比壓強(qiáng)度值；

優(yōu)選如下方法：根據(jù)巷道底煤厚度資料，巷道底煤標(biāo)記點(diǎn)距離相等或相近，如每隔10m會記錄一次，從小打大，選取前92％-96％的底煤厚度最大值為臨界值，當(dāng)整條巷道經(jīng)歷斷層、向斜和背斜數(shù)量之和大于6個時，選取前92％的底煤厚度最大值為臨界值；當(dāng)整條巷道經(jīng)歷斷層、向斜和背斜數(shù)量之和等于4個或者5個時，選取前94％的底煤厚度最大值為臨界值；當(dāng)整條巷道經(jīng)歷斷層、向斜和背斜數(shù)量之和小于3個時，選取前96％的底煤厚度最大值為臨界值，將臨界狀態(tài)下的厚度值帶入耦合曲線，算出底板比壓強(qiáng)度；

在本實(shí)施例中，巷道標(biāo)記每隔10標(biāo)記一個，整條巷道記錄了200個點(diǎn)，整條巷道經(jīng)歷了斷層、向斜和背斜數(shù)量之和為5個，選取比率值為94％，則選取最小到最大值的第14位為臨界值，最大到最小值分別為，0.45m，0.47m，0.72m，1.13m，1.22m，1.24m，1.27m，1.50m，1.85m，2.20m，2.28m，2.30m，2.31m，2.31m，2.32m。第14位為2.31m。

即按照底煤厚度為2.31m作為本巷道底煤厚度極限值計算。

P_{鉆(x＝2.31)}＝8.9MPa

(E)工作面超前支架正常壓力計算；

支架支護(hù)強(qiáng)度的最大值P_max計算方式為：

p_max＝b·c·d(γ_頂h_頂+γ_直h_直+k·γ_老h_老)

式中：γ_頂為頂煤容重，kN/m3；h_頂為頂煤厚度，m；γ_直為直接頂容重，kN/m3；h_直為直接頂厚度，m；γ_老為老頂容重，kN/m3；h_老為老頂厚度，m；k為偏重系數(shù)，取0.75，b為動載荷修正系數(shù)，取1.25；c為沖擊來壓動載系數(shù)，取1.55；d為地質(zhì)條件復(fù)雜系數(shù)，取1.35；

根據(jù)頂?shù)装鍓毫σ恢?，可知?/p>

P_max·S_頂＝P_{鉆(x＝極限值)}·S_底

S_頂為超前支架頂板接觸面積；

S_底為超前支架底板接觸面積；

求出頂?shù)装迕娣e比，同時支架大于底板鉆底比壓值P_{鉆(x＝極限值)}即可；

在本實(shí)施例中，式中：γ_頂為頂煤容重，12kN/m³；h_頂為頂煤厚度，5.8m；γ_直為直接頂容重，25kN/m³；h_直為直接頂厚度，32m；γ_老為老頂容重，26kN/m³；h_老為老頂厚度，18m。k為偏重系數(shù)，取0.75，b為動載荷修正系數(shù)，可取1.25；c為沖擊來壓動載系數(shù)，可取1.55；d為地質(zhì)條件復(fù)雜系數(shù)，可取1.35；得P_max＝3.41MPa；

計算公式的由來：最大值意味著需要考慮遇到諸如褶曲和斷層等地質(zhì)構(gòu)造時，支架極有可能面臨老頂失穩(wěn)等危險情況，因此超前支架受力主要有頂煤、直接頂?shù)娜恐亓恳约袄享數(shù)牟糠种亓浚?/p>

即頂?shù)装迕娣e比大于2.61，且支架底板鉆底比壓值大于8.9MPa即可。如此，也就可以根據(jù)這個條件來選擇超前支架支護(hù)系統(tǒng)；

(F)根據(jù)測量和計算，得出整條巷道在任意位置，即任意底煤厚度時的底板比壓值，在超前支架推進(jìn)到這個地方時，能夠提前做好相關(guān)準(zhǔn)備，如通過查閱已有的地質(zhì)資料，底煤厚度低于2.31m時，提前鋪設(shè)木枕，保證超前支架平穩(wěn)度過，過斷層時，需要對斷層面注漿加固，同時根據(jù)測量數(shù)據(jù)，能夠確定支架選型，對類似條件下的開采工藝和巷道布置具有參考價值。

如圖1-圖3所示，本發(fā)明中一種循環(huán)注液全自動比壓測量車，包括車體和可拆卸地固定在其上的改進(jìn)單體支柱；

車體包括車廂板1，改進(jìn)單體支柱可拆卸地固定在車廂板1上，在車廂板1上還設(shè)置有位移計量系統(tǒng)、液壓計量系統(tǒng)、操作機(jī)2和儲物箱3；改進(jìn)單體支柱分別與位移計量系統(tǒng)和液壓計量系統(tǒng)相連；

改進(jìn)單體支柱由內(nèi)柱4和套設(shè)在內(nèi)柱4外的外柱5構(gòu)成，外柱5為一端封閉的中空結(jié)構(gòu)，中空部分為油腔6，內(nèi)柱4為兩端封閉的結(jié)構(gòu)，一端設(shè)置有頂板擋板7，另一端設(shè)置有密封板8，密封板與外柱5的非封閉端密封連接，能夠沿外柱5的內(nèi)壁自由滑動。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，以下為優(yōu)選技術(shù)方案：

位移計量系統(tǒng)包括固定點(diǎn)9、位移數(shù)據(jù)線11和測量表10，固定點(diǎn)9固定在內(nèi)柱4上，測量表10固定在外柱5上，位移數(shù)據(jù)線11連接固定點(diǎn)9和測量表10，位移數(shù)據(jù)線11與改進(jìn)單體支柱的軸線方向一致；

在外柱5上設(shè)置有注液口12和放液口13，液壓計量系統(tǒng)包括手動液壓箱14，在手動液壓箱14上設(shè)置有加壓桿15，手動液壓箱14通過高壓注液管16與注液口12連接，通過乳化液回收管17與放液口13連接，在注液口12處設(shè)置有壓力傳感器，操作機(jī)2分別與測量表10和壓力傳感器相連。放液口13與頂板擋板7之間的距離大于注液口12與頂板擋板7之間的距離，并且放液口13和注液口12相對設(shè)置在外柱5上。液壓計量系統(tǒng)對于測量整條巷道的效率大大提高，不需要再人為的扛著著乳化液補(bǔ)充，工人工作量大大降低；手動液壓箱14上加壓桿15可以為手動液壓箱14增加壓力，打開高壓注液管16上的閥門，即可為改進(jìn)單體支柱注液，改進(jìn)單體支柱在高壓乳化液的作用下，升起內(nèi)柱4進(jìn)行測量工作；當(dāng)旋轉(zhuǎn)放液口13按鈕時，改進(jìn)單體支柱內(nèi)部乳化液釋放，通過乳化液回收管17流進(jìn)手動液壓箱14；進(jìn)而循環(huán)工作。注液口12在靠近手動液壓箱14側(cè)，放液口13在注液口12對立側(cè)，注液口12與改進(jìn)單體支柱頂端的距離小于放液口13與改進(jìn)單體支柱頂端的距離，主要是因為當(dāng)改進(jìn)單體支柱站立工作時，這樣的設(shè)計能夠縮短管路和線路的距離；注液口12和放液口13在改進(jìn)單體支柱的兩側(cè)，是為了安放到車子上時，不會擠壓到管路和線路。

車體還設(shè)置有扶手18和輪體，輪體包括兩個主輪19和一個副輪20，兩個主輪19設(shè)置在車廂板1下部的中后側(cè)，副輪20設(shè)置在車廂板1前端的下方，當(dāng)兩個主輪19和一個副輪20均與地面接觸時，車廂板1的前端向下傾斜，車廂板1與水平面之間的角度為11.3°。

儲物箱3為設(shè)置在車廂板1上的一個凹槽，在儲物箱3內(nèi)設(shè)置有多個不同規(guī)格的壓模；

在改進(jìn)單體支柱的下部的車廂板1上鋪設(shè)有橡膠墊，這樣可以保證增大摩擦力，避免不必要的晃動，在橡膠墊的長度方向的兩側(cè)設(shè)置有多個限位卡托21，改進(jìn)單體支柱放置在多個限位卡托21內(nèi)，可以保證改進(jìn)單體支柱內(nèi)外柱5剛接觸平板時剛好被卡住，不會晃動，操作機(jī)2可拆卸地固定(比如采用魔術(shù)貼固定)在車廂板1上。

主輪19的直徑為1m-1.2m，低于1m工人推車需要彎著腰，長距離測量會造成工人師傅過于疲勞，同時井下底板表面不均勻，溝壑，泥水等情況多，車輪太小會卡住。車輪直徑太大，在井下狹窄的巷道里不易操作，同時，直徑太大造成車身過高，改進(jìn)單體支柱扶正時不方便，容易造成落地沖擊，對線路、管路和工人師傅都有危險。

副輪20的直徑為100mm-150mm，副輪20的中心與主輪19的圓心之間的水平距離為1m；車體水平時，副輪20與地面的垂直距離為200mm，副輪20主要作用是改進(jìn)單體支柱豎直工作時維持車體將近11.3°的平衡，保證手動液壓箱14和操作機(jī)2正常工作，同時這一角度也能保證改進(jìn)單體支護(hù)由平躺狀態(tài)轉(zhuǎn)到豎直工作狀態(tài)時不會與地面發(fā)生大的碰撞和沖擊。

內(nèi)柱4和外柱5均為圓柱形，外柱5長度為2.2m，外徑為180mm，內(nèi)徑為148mm，內(nèi)柱4長度為1.8m，直徑為140mm，油腔6長度為0.6m-2m，直徑為148mm；改進(jìn)單體支柱長度為2.4m-3.8m。改進(jìn)單體支柱最大高度可以滿足檢測巷道的絕大部分區(qū)域的要求，對于極少變形劇烈導(dǎo)致巷道高度低于2.8m的區(qū)域不予考慮。

頂板擋板7為正方形，邊長為350-400mm，厚度為10-12mm，材質(zhì)為鋼或鐵，主要目的為增大與頂板表面積，減小壓強(qiáng)。在底部壓模表面積很大或者底板巖石非常堅硬時，很有可能內(nèi)柱4頂部表面積太小造成巷道頂板發(fā)生破碎等“突變”，“突變”就會造成監(jiān)測曲線有拐點(diǎn)，會讓工作人員誤以為是底板比壓檢測結(jié)果，因此頂板擋板7增大與頂板表面積，確保測量結(jié)果不受頂板影響，提高測量準(zhǔn)確性。

位移數(shù)據(jù)線11為細(xì)鋼絲線，直徑為0.3mm-0.6mm，延展性極低，即不會因為受力而延伸。位移線可以從測量表中拉伸，也可以隨著改進(jìn)單體支柱收縮而收縮；壓模為a、b、c、d、e共五種，直徑分別為50mm、90mm、120mm、160mm和200mm，厚度分別為50mm、40mm、30mm、20mm和10mm。所有尺寸的設(shè)計應(yīng)該為優(yōu)選方案，不是對整體技術(shù)方案的限制。

本發(fā)明方法中，步驟(B)具體如下：

布置測點(diǎn)：地形平整的巷道區(qū)域每隔10m布置一個測點(diǎn)，地形坡度大于大于8°或者20m長度內(nèi)，巷道任何高低處相差500mm的區(qū)域每隔5m布置一個測點(diǎn)；

測量：采用循環(huán)注液全自動比壓測量車，將其推送到第一個測點(diǎn)，先清掃底板，將改進(jìn)單體支柱扶正，保持豎直狀態(tài)，底板一定要接觸完全，

打開高壓注液管16上的閥門，將改進(jìn)單體支柱加壓使頂板擋板7頂?shù)巾敯宀辉僮冃螢橐?，按動操作機(jī)2對測量地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字編號，再按清除鍵，使位移和壓力都設(shè)定為零，再設(shè)置壓模類別，每一種都對應(yīng)著位移變化閾值；當(dāng)位移量超過對應(yīng)閾值，即說明變化量過大，即壓模不合適，操作機(jī)2會顯示紅色指示燈提醒，這時需更換直徑大一號的壓模，直至沒有紅色指示燈亮起時，說明壓?？捎?；按開始鍵，同時打開高壓注液管16上的閥門，在操作機(jī)2屏幕上可以看到壓力和位移曲線圖，當(dāng)壓力值達(dá)到極值并下降到極值的1/3～1/2時，測量工作完成，停止注液，但當(dāng)壓力值未出現(xiàn)極值或者出現(xiàn)極值但壓力值還未下降到極值的1/3～1/2時，位移量就已經(jīng)超過對應(yīng)閾值，即說明變化量過大，即壓模直徑仍然偏小，操作機(jī)會顯示紅色指示燈提醒，這時需更換直徑大一號的壓模，直至沒有紅色指示燈亮起時，說明壓?？捎?，數(shù)據(jù)有用；

旋轉(zhuǎn)放液口13的旋轉(zhuǎn)按鈕，放出乳化液，內(nèi)柱4在重力作用下下沉，當(dāng)改進(jìn)單體支柱頂端距離巷道頂板50mm-150mm時，反向旋轉(zhuǎn)放液口13的旋轉(zhuǎn)按鈕，關(guān)閉放液口13，同時放倒改進(jìn)單體支柱到車體上，并運(yùn)輸?shù)较乱粶y點(diǎn)；

測量過程中，注液口12內(nèi)的壓力傳感器通過油壓數(shù)據(jù)線將壓力值以電子信號的形式輸入到操作機(jī)2；測量表10中有單片機(jī)，位移變化數(shù)據(jù)以電子信號的形式傳輸?shù)讲僮鳈C(jī)2里，當(dāng)手動液壓箱14的壓力不夠時，采用手動補(bǔ)壓，加壓要均勻。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。